JP2017032762A - 光源光学系及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、光源からの光のうち波長変換素子を介さずに被投射面に導かれる光の光量を低減することが可能な光源光学系及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 光源光学系１００が、集光レンズユニット３と、ダイクロイックミラー２とを備える。そして、ダイクロイックミラー２の反射面２４には、ダイクロイックミラー面２１が設けられている。また、集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とを含む断面と平行な側面とは異なる側面のうち集光レンズユニット３から離れている方の側面をカット面２２とする。このとき、集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とを含む断面において、反射面２４とカット面２２との成す角度は９０度よりも大きい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光源光学系及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置に関する。

近年、従来用いられていた水銀ランプよりも寿命が長いレーザーダイオード光源（以下、ＬＤ光源）を使ったプロジェクター（投射型表示装置）が開発されている。このようなプロジェクターとして、特許文献１に記載のプロジェクターが知られている。

特許文献１には、青色ＬＤ光源と、青色ＬＤ光源からの光によって蛍光光を発する蛍光ホイールと、青色ＬＤ光源からの光を反射して蛍光ホイールに導き、蛍光ホイールからの蛍光光を透過させるダイクロイックミラーを備えた光源光学系が開示されている。特許文献１に記載のダイクロイックミラーは、蛍光ホイールの直前に設けられた集光レンズの光軸からずれた位置に設けられている。このため、ダイクロイックミラーは、青色ＬＤ光源からの光を蛍光ホイールに導くとともに、蛍光ホイール上の緑色蛍光体、赤色蛍光体、青色反射領域からの光を照明光学系に導くことができる。

特開２０１４−７５２２１号公報

前述の特許文献１に記載の光源光学系のように、青色ＬＤ光源から蛍光体までの光路中にダイクロイックミラーを設けた構成においては、以下の現象が起きる可能性がある。

青色ＬＤ光源からの光の全てがダイクロイックミラーで反射されて蛍光体に導かれるわけではなく、青色ＬＤ光源からの光のうちの一部は、ダイクロイックミラーの側面で反射されてしまい、蛍光体を介さずに被投射面に導かれるおそれがある。

液晶パネル（光変調素子）が備える複数の画素のうち前述の一部の光が入射する画素は、その他の画素よりも多くの光で照明されることになる。この結果、投射画像の一部の領域がその他の領域よりも明るくなる現象、いわゆるゴーストが発生してしまう。このため、光源からの光のうち波長変換素子を介さずに被投射面に導かれる光の光量を低減することが好ましい。しかしながら、前述の特許文献１には、前述の一部の光の光量を低減することが可能な技術に関する開示は無い。

そこで、本発明は、光源からの光のうち波長変換素子を介さずに被投射面に導かれる光の光量を低減することが可能な光源光学系及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の光源光学系は、
光源からの光を前記光源からの光と波長が異なる変換光に変換するとともに、前記変換光と、前記光源からの光と波長が同じ非変換光とを射出する波長変換素子に、前記光源からの光を導く集光光学系と、
前記光源からの光を前記集光光学系に導く導光素子と、を備える光源光学系であって、
前記導光素子の底面のうち前記集光光学系側の底面である第１の底面には、前記光源からの光を前記集光光学系に導くとともに、前記変換光を前記波長変換素子とは異なる方向に導く色分離領域が設けられており、
前記集光光学系の光軸と前記第１の底面の法線とを含む断面と平行な側面とは異なる側面のうち、前記集光光学系から離れている方の側面を第１の側面とするとき、
前記集光光学系の光軸と前記第１の底面の法線とを含む断面において、前記第１の底面と前記第１の側面との成す角度は９０度よりも大きい、
ことを特徴とする。

本発明によれば、光源からの光のうち波長変換素子を介さずに被投射面に導かれる光の光量を低減することが可能な光源光学系及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置を提供することが可能となる。

本発明の光源光学系を搭載している投射型表示装置の構成を示す図 本発明の第１実施例としての光源装置の構成を示す図 本発明の第１実施例で用いる光源からの光および蛍光光のスペクトル特性図 本発明の第１実施例の色分離面の分光反射特性図 本発明の比較例としての光源装置の構成を示す図 本発明の各実施例におけるゴースト光を抑制する条件を示す図 本発明の第２実施例としての光源装置の構成を示す図 本発明の第２実施例の全波長透過面の分光反射特性図 本発明の第２実施例で用いる光学素子の膜配置例を説明した展開図

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、本発明は後述の実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。

〔投射型表示装置の構成〕
まず、図１を用いて、後述の光源光学系１００及び光源装置１０００を搭載可能なプロジェクター（投射型表示装置）Ｐの構成について説明する。

プロジェクターＰは、光源装置１０００と、照明光学系２００と、色分離合成系３００と、投射レンズ（投射光学系）４００とを備える。これにより、プロジェクターＰは、スクリーン５００に画像を投射することが可能である。なお、投射レンズ４００はプロジェクターＰに対して着脱可能であってもよい。

光源光学系１００を備える光源装置１０００の構成は後述の通りである。

照明光学系２００は、光源装置１０００からの光束を後述の色分離合成系３００に導く。

光源装置１０００から出射した光束は、第１フライアイレンズ４１と第２フライアイレンズ４２によって分割される。さらに、光源装置１０００から出射した光束は、偏光変換素子４３によってＳ偏光光に変換される。ここでＳ偏光光とは、紙面垂直方向に直線偏光した光束である。

偏光変換素子４３から出射した光束は、コンデンサーレンズユニット４４によって、後述の液晶パネル５８（５８Ｒ，５８Ｇ、５８Ｂ）を重畳的に照明する。

なお、本発明の実施例においてコンデンサーレンズユニット４４は、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃの３枚のコンデンサーレンズを備える構成である。

色分離合成系３００は、照明光学系２００からの光束を波長ごとに分解し、スクリーンに表示すべき画像光を合成し、画像光を後述の投射レンズ４００へ導く。

ダイクロイックミラー５０は、赤色光（Ｒ光）と青色光（Ｂ光）を反射し、緑色光（Ｇ光）を透過する特性を備える。ダイクロイックミラー５０で反射されたＲ光とＢ光は波長選択性位相板５４に入射する。波長選択性位相板５４は、Ｂ光には半波長分の位相差を与え、Ｒ光には位相差を与えない特性を備える。したがって、波長選択性位相板５４に入射したＢ光はＰ偏光光となり、Ｒ光はＳ偏光光となって、後述のＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）５３に入射する。なお、Ｐ偏光光とは、紙面水平方向に直線偏光した光束である。

ＰＢＳ５３は、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射する特性を備えるため、Ｂ光はＰＢＳ５３を透過して液晶パネル５８Ｂに入射し、Ｒ光はＰＢＳ５３で反射され、液晶パネル５８Ｒに入射する。

一方、ダイクロイックミラー５０を透過したＧ光は、光路長を補正するためのダミーガラス５６を通過し、ＰＢＳ５１に入射する。ＰＢＳ５１は、Ｐ偏光光を透過させ、Ｓ偏光光を反射する特性を備えるため、Ｇ光はＰＢＳ５１によって反射され、液晶パネル５８Ｇに入射する。

以上が、光源装置１０００からの光束が、液晶パネル５８に入射するまでの説明である。次に、液晶パネル５８から画像光が出射され、スクリーン５００に画像が投射されるまでを説明する。ここで画像光とは、スクリーン５００に投射されるべき画像を表示するための光束である。

液晶パネル（光変調素子）５８に入射した光束は、液晶パネル５８に配列された画素の変調状態に応じて、所望の偏光方向の光束になるように、位相差を付与される。位相差が付与された光束のうち、光源装置１０００からの光束と同じ偏光方向の成分は、光源装置１００側に戻り、画像光から除外される。一方、光源装置１０００からの光束と９０度偏光方向が異なる成分は、合成プリズム５２に導かれる。

Ｒ光用の液晶パネル５８Ｒによって、光源装置１０００からのＲ光がＳ偏光光からＰ偏光光に変換された場合、Ｐ偏光光のＲ光はＰＢＳ５３を透過し、波長選択性位相板５５に入射する。なお、波長選択性位相板５５は、Ｂ光には位相差を与えず、Ｒ光に対しては半波長分の位相差を与える特性を備える。このため、波長選択性位相板５５を透過したＲ光はＳ偏光光として、合成プリズム５２に入射する。

Ｂ光用の液晶パネル５８Ｂによって、光源装置１０００からのＢ光がＰ偏光光からＳ偏光光に変換された場合、Ｓ偏光光はＰＢＳ５３によって反射され、波長選択性位相板５５を透過する。波長選択性位相板５５はＢ光に対しては位相差を与えないため、Ｓ偏光光のＢ光が合成プリズム５２に入射する。

Ｇ光用の液晶パネル５８Ｇによって、光源装置１０００からのＧ光がＳ偏光光からＰ偏光光に変換された場合、Ｐ偏光光はＰＢＳ５１を透過し、光路長を補正するためのダミーガラス５７に入射する。ダミーガラス５７を透過したＧ光は合成プリズム５２に入射する。

合成プリズム５２はＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する特性を備えるため、上述の変調を行った場合、Ｇ光は合成プリズム５２を透過し、Ｂ光及びＲ光は合成プリズム５２によって反射され、投射レンズ４００に導かれる。その結果、投射レンズ４００を介して、スクリーン５００にカラー画像を投射することができる。

〔第１実施例〕
（光源光学系１００及び光源装置１０００の構成）
図２を用いて、本発明の第１実施例として光源光学系１００の構成について説明する。なお、図２においてＸ軸方向は集光レンズユニット３の光軸と平行な方向であり、Ｘ軸方向と直交し、Ｘ軸及び後述の反射面２４の法線を含む断面に平行な方向をＺ軸方向とする。さらに、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。したがって、図２は、図面内に図示されている座標軸にあるようにＸＺ断面の図になっている。

本実施例における光源光学系１００は、ダイクロイックミラー（導光素子）２と、集光レンズユニット（集光光学系）３とを備えており、光源光学系１００はさらに後述の導光レンズユニット（導光光学系）２６を備えていてもよい。そして、前述の光源装置１０００は、光源光学系１００と、ＬＤ光源（光源）１と、蛍光体（波長変換素子）４と、を備えており、蛍光体４が反射した蛍光光を集光レンズユニット３が取り込み、前述の照明光学系２００に導く構成となっている。以下、ＬＤ光源１からの光が蛍光体４を介して照明光学系２００に導かれるまでを説明する。

（ＬＤ光源１から蛍光体４までの光路）
ＬＤ光源１は、図３（ａ）に示すように青色光を発する。ＬＤ光源１から射出された光束は、発散光束であり、直後に配置されたコリメータレンズ（正レンズ）２５によってそれぞれ平行光束となる。なお、本実施例においてはＬＤ光源１及びコリメータレンズ２５が１つずつ設けられた構成であるが、後述のように、複数のＬＤ光源１及び複数のコリメータレンズ２５を用いてもよい。

コリメータレンズ２５からの光はダイクロイックミラー２に入射する。ダイクロイックミラー２は、光束を反射する必要最小限の大きさになっている。具体的には、集光レンズユニット３の光軸と後述の反射面２４の法線とに平行な断面において、ダイクロイックミラー２の集光レンズユニット３の光軸と交差する方向の幅は、集光レンズユニット３からの光束の幅よりも小さい。

ダイクロイックミラー２の複数の側面のうち反射面（第１の底面）２４には、ダイクロイックミラー面（色分離面、色分離領域）２１が設けられている。ダイクロイックミラー面２１は、図４に示すように、青色光を反射し、青色光よりも波長が長い可視光を透過するような反射率特性も持つ誘電体多層膜から成る。このため、ダイクロイックミラー２に入射したＬＤ光源１からの青色光は、ダイクロイックミラー面２１によって反射される。ダイクロイックミラー２で反射されたＬＤ光源１からの光は集光レンズユニット３に向かう。集光レンズユニット３は、光束を集光して蛍光体４上に光源像スポットを形成する。

（蛍光体４から照明光学系２００までの光路）
蛍光体４は、ＬＤ光源１からの青色光の一部を青色光と波長が異なる蛍光光（変換光）に変換し、その蛍光光と、青色光と波長が同じ非変換光と、を射出する。なお、本実施例における蛍光体４は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系を主材料としており、青色光を励起光として、図３（ｂ）に示されるようなスペクトルの光を蛍光光として発する。すなわち、本実施例において、蛍光光は緑色光および赤色光である。

また、前述のように、蛍光体４に入射した青色光のすべてが蛍光光に変換されるわけではなく、波長が同じまま変換されない非変換光も存在している。すなわち、本実施例において、非変換光は青色光である。本実施例では、集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とを含む断面において、ダイクロイックミラー２は、集光レンズユニット３の光軸よりもＬＤ光源１側（光源側）の領域に設けられている。このため、本実施例では、蛍光体４で反射散乱された非変換光である青色光を照明光学系に導くことが可能なため、光源１以外に別途青色光を射出する光源を用意する必要がない。なお、蛍光体４はミラーや金属などに固定されているために透過する光は少なく、ほぼ全ての光が反射される。

次に、蛍光体４が発する蛍光光がダイクロイックミラー２に至り、照明光学系に導かれるまでを説明する。蛍光光が集光レンズユニット３からダイクロイックミラー２に向かうまでは、蛍光光及び非変換光は、蛍光体４から集光レンズ３に向かう際に、射出方向を定めずに、ランダムな方向に射出される。ランダムな方向に射出される蛍光光及び非変換光を平行光化し、蛍光体４からダイクロイックミラー２へ導くために、蛍光体４とダイクロイックミラー２の間に、集光レンズユニット３が配置されている。

蛍光光のうち、ダイクロイックミラー２に入射する蛍光光は青色光よりも波長が長いため、ダイクロイックミラー２を透過し、照明光学系２００に導かれる。なお、非変換光のうち、ダイクロイックミラー２に入射する非変換光はダイクロイックミラー面２１によって反射され、ＬＤ光源１へ戻る。

（ゴースト光８の光量を低減するための構成）
ここで、蛍光体４からの白色光束のうちダイクロイックミラー２を通過する光束に含まれる青色光はダイクロイックミラー２で反射されるため、照明光学系２００へ導かれなくなってしまう。このような照明光学系２００に導かれない青色光の光量を低減するためには、ダイクロイックミラー２の面積ができるだけ小さいことが好ましい。

また、ＬＤ光源１の製造誤差による発散角や平行度のばらつき、ＬＤ光源１からダイクロイックミラー２までの光学素子の製造誤差や設置誤差により、コリメータレンズ２５からの光は完全に平行になるとは限らない。このため、図５に示す比較例においては、ダイクロイックミラー２を小さくすればするほど、コリメータレンズ２５からの光のうち、反射面２４に入射しないことで、蛍光体４を介さずに照明光学系２００に導かれる不要光７の光量が増加してしまう。このような不要光７は前述のゴーストの原因となるゴースト光８となる。

そこで、本実施例では、図２に示すようにダイクロイックミラー面２１と、ＬＤ光源１寄りのダイクロイックミラー面２１に接した側面の成す角度を９０度よりも大きくしている。これにより、前述の図５に示す比較例よりも、ゴースト光８の光量を低減することを可能としている。

言い換えれば、ダイクロイックミラー２の底面のうち集光レンズユニット３側（集光光学系側）の底面である反射面（第１の底面）２４には、色分離領域としてのダイクロイックミラー面２１が設けられている。ダイクロイックミラー面２１は、ＬＤ光源１からの光を集光レンズユニット３に導くとともに、蛍光光（変換光）を蛍光体４とは異なる方向に導く。

そして、集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とを含む断面と平行な側面とは異なる側面のうち、集光レンズユニット３から離れている方の側面をカット面（第１の側面）２２とする。このとき、集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とを含む断面において、反射面２４とカット面２２との成す角度は９０度よりも大きい。

本実施例で示す光源光学系１００は前述の構成を備えることによってゴースト光８の光量を低減させることが可能となる。すなわち、本発明によれば、光源からの光のうち波長変換素子を介さずに被投射面に導かれる光の光量を低減することが可能な光源光学系及びこれを用いた光源装置、投射型表示装置を提供することが可能となる。

（より好ましい光源光学系１００の構成）
前述のように、ダイクロイックミラー面２１と、ＬＤ光源１寄りのダイクロイックミラー面２１に接した側面の成す角度は９０度よりも大きいことが好ましいが、１２５度よりも大きく１４５度よりも小さいとより好ましい。さらには、１３０度よりも大きく１４０度よりも小さいとさらに好ましい。

また、光源光学系１００は、以下に示す条件を満たしても良い。

集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とを含む断面と平行な側面とは異なる側面のうち集光レンズユニット３から離れている方の側面をカット面（第１の側面）２２とする。さらに、集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とを含む断面において、反射面２４とカット面２２との成す角度をθ_Ａとし、コリメータレンズ２５の光軸と直交する軸と、反射面２４との成す角度をθ_Ｂとする。そして、コリメータレンズ２５の光軸と直交する軸と集光レンズユニット３の光軸との成す角度をαとする。

このとき、光源光学系１００は以下の（１）式を満たしても良い。
１６０≦θ_Ａ＋θ_Ｂ＋α≦２００ （１）

なお、（１ａ）式を満足するとより好ましい。
１７０≦θ_Ａ＋θ_Ｂ＋α≦１９０ （１ａ）

さらに、光源光学系１００は、以下に示す条件を満たすとより好ましい。

光源光学系１００は、ダイクロイックミラー２からの光を蛍光体４とは異なる方向に導くとともに、少なくとも１枚のレンズを備える導光レンズユニット（導光光学系）２６をさらに備えている。

また、集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とに平行な断面において、カット面２２と集光レンズユニット３の光軸との成す角度をφとする。さらに、ＬＤ光源１からの光であってカット面２２に入射する光と集光レンズユニット３の光軸との成す角度をθとする。さらに、コリメータレンズ２５の光軸と直交する軸と集光レンズユニット３の光軸との成す角度をαとする。

ここで、カット面２２の端部のうち反射面２４から離れている方の端部から、蛍光体４およびＬＤ光源１とは異なる方向に設けられているとともに、ダイクロイックミラー２に最も近い光学素子の端部までの距離に着目する。なお、本実施例において、前述の最も近い光学素子とは、導光レンズユニット２６が備えるレンズのうち最もダイクロイックミラー２側（導光素子側）のレンズである。この距離のうち、コリメータレンズ２５の光軸と直交する軸方向の距離をｄ_１とし、コリメータレンズ２５の光軸方向の距離をｄ_２とする。

そして、０＜θ＜１８０であるとき、光源光学系１００は以下の（２）式を満たすと好ましい。

（２）

前述の各式は、カット面２２が略水平な状態であることを意味しており、カット面２２が略水平であれば、不要光７がゴースト光８として蛍光体４を介さずに照明光学系２００に導かれることをより抑制することが可能となる。なお、前述の角度θは、より詳細にはコリメータレンズ２５からカット面２２に入射する光のうち最も平行度が低い、言い換えれば、最も平行な状態から離れた状態にある光の角度としてもよい。

なお、本発明の各実施例における数値実施例は以下の表１に示す通りである。

〔第２実施例〕
（本実施例と前述の第１実施例との違い）
図７を用いて、本発明の第２実施例について説明する。

本実施例と前述の第１実施例との違いは、ダイクロイックミラー２表面の膜特性が領域毎に異なる点である。具体的に、前述の第１実施例における反射面２４には、ダイクロイックミラー面２１のみが設けられていた。これに対して、本実施例における反射面２４には、ダイクロクイックミラー面２１に加えて全波長透過面（導光面、導光領域）２３も設けられている点である。

図７に示すように、本実施例では前述したダイクロイックミラー面２１に加えて、ダイクロイックミラー面２１に隣接する全波長を透過する全波長透過面２３がＬＤ光源１寄りに設けられている。全波長透過面２３の反射率特性は、図８に示すように少なくとも可視光帯域の光については波長に依らずに透過させる特性である。

言い換えれば、反射面２４の法線方向視において、ダイクロイックミラー面２１の重心の位置は、反射面２４の重心よりもカット面２２から離れている。そして、反射面２４のうち、ダイクロイックミラー面２１が設けられている領域とは異なる領域には、蛍光光および非変換光を蛍光体４とは異なる方向に導く全波長透過面２３が設けられている。

前述の第１実施例においては、反射面２４の全面にダイクロイックミラー面２１が設けられている。このため、蛍光体４からの非変換光のうち、ダイクロイックミラー面２１に入射した光はダイクロイックミラー面２１で反射されてＬＤ光源１側に戻り、照明光としては利用できない。これに対して、本実施例では、反射面２４の一部に全波長透過面２３を設けているため、蛍光体４からの非変換光の一部をＬＤ光源１側ではなく照明光学系２００に導くことができる。このため、前述の第１実施例に示す光源光学系１００を用いた場合よりも、より明るい画像を投射可能なプロジェクターを実現することが可能となる。

（ダイクロイックミラー面２１と全波長透過面２３の関係）
ダイクロイックミラー面２１と全波長透過面２３の関係は、図９（ａ）に示すように、ダイクロイックミラー面２１と全波長透過面２３が矩形であって、同じ幅だけあるような構成であってもよい。より詳細には、ダイクロイックミラー面２１及び全波長透過面２３は矩形であって、反射面２４の法線方向視において、ダイクロイックミラー面２１の重心の位置は、全波長透過面２３の重心の位置よりもカット面２２から離れている構成であってもよい。このような構成であれば、前述のように、蛍光体４からの非変換光の一部をＬＤ光源１側ではなく照明光学系２００に導くことができる。

また、ダイクロイックミラー面２１と全波長透過面２３の関係は、図９（ｂ）に示す関係であってもよい。具体的には、ダイクロイックミラー面２１は矩形であって、反射面２４の法線方向視において、全波長透過面２３は、ダイクロイックミラー面２１の４辺のうち少なくとも３辺を覆うように設けられている。

図９（ａ）に示す構成のダイクロイックミラー２を安定して保持するために、図９に示すダイクロイックミラー２の長手方向を保持する場合を考える。この場合、図９（ａ）に示す構成では、保持部材によってダイクロイックミラー２の一部が覆われてしまい、ＬＤ光源１からの光の一部が保持部材によって遮られてしまう（反射あるいは吸収されてしまう）ため、好ましくない。

一方、図９（ｂ）に示す構成においては、保持部材によってダイクロイックミラー２の一部が覆われてしまうことを抑制できるため、図９（ａ）に示す構成よりも好ましい。

なお、全波長透過面２３は単なるガラス面であっても良いが、反射防止膜を塗布した面であることが好ましい。全波長透過面２３が反射防止膜を塗布した面であることにより、全波長透過面２３で反射される光の光量を低減し、蛍光体４からの非変換光の一部をより多く、ＬＤ光源１側ではなく照明光学系２００に導くことができる。

さらに、図９（ｂ）に示すように、全波長透過面２３がダイクロイックミラー面２１の４辺のうち３辺のみを覆うように設けられていることが好ましい。言い換えれば、集光レンズユニット３の光軸と反射面２４の法線とを含む断面と平行な側面とは異なる側面のうち集光レンズユニット３に近い方の側面を第２の側面とする。このとき、反射面２４の法線方向視において、ダイクロイックミラー面２１の４辺のうち１辺は第２の側面と接しており、全波長透過面２３はダイクロイックミラー面２１の４辺のうち前述の１辺を除く３辺を覆うように設けられていることが好ましい。

ダイクロイックミラー面２１の周辺すべてをアンチリフレクトコーティングする場合は、蒸着の際にダイクロイックミラー面２１のマスキングを行うことが非常に困難である。このため、図９（ｂ）に示す構成にすることにより蒸着の際のマスキングが容易となり、製造コストを減少させることができる。

〔他の実施形態〕
前述した実施例では、青色光を発するＬＤ光源を用いた光源装置の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。青色の波長帯域の光を発するような光源であれば、例えば、青色ＬＥＤ光源などであっても良い。

また、前述した実施例では、ＬＤ光源以外に青色光を発する光源がない光源装置の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。光源へ戻る非変換光の量を減少させる構成であれば、例えば、ＬＤ光源以外に、青色ＬＥＤ光源を追加した構成などでも良い。青色ＬＥＤ光源を追加した構成においては、非変換光の一部を照明光学系に導くことにより、青色ＬＥＤ光源の出力をより少なくすることができる。

また、前述した実施例では、白色光（可視光）を照明光学系に導くように構成された光源装置及び投射型表示装置の構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。可視光以外にも、赤外光及び紫外光のみを投射する、赤外光及び紫外光に加えて可視光も投射するような構成の投射型表示装置などであっても良い。あるいは、そのような投射型表示装置に搭載される光源装置などであっても良い。

また、前述した各実施例においてカット面２２は砂摺り面であってもポリッシュ面であってもよい。さらに、カット面２２に反射防止膜を設けても良い。

また、前述した実施例では、集光レンズユニット３として、２枚のレンズを備える構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。全体として正のパワーを持つような構成であれば、例えば、１枚あるいは２枚より多い枚数のレンズからなる構成などであっても良い。なお、２枚のレンズを備える集光レンズユニットは、２枚のレンズが一体的に光源装置に取り付けられるものであっても、１枚１枚取り付けられるものであっても良い。

また、前述した実施例では、ＬＤ光源１からの光を、コリメータレンズ（正レンズ）２５を介してダイクロイックミラー２に導く構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＬＤ光源１およびコリメータレンズ２５を複数設けたＬＤバンクを光源としてもよい。そして、ＬＤバンクからの光を複数の反射面を備えたミラーアレイユニットを用いて集光し、ミラーアレイユニットからの光を、凹レンズを用いてダイクロイックミラー２に導く構成などであってもよい。

また、前述した実施例ではコリメータレンズ２５の光軸と直交する軸と、集光レンズユニット３の光軸との成す角度を定義した。ここで、コリメータレンズ２５の光軸と直交する軸とは、ダイクロイックミラー２に入る直前でのコリメータレンズ２５の光軸と直交する軸を示す。すなわち、コリメータレンズ２５からの光を、ミラーを介してダイクロイックミラー２に導く場合を考える。この場合、ミラーで反射される前の状態におけるコリメータレンズ２５の光軸ではなく、ミラーによる反射を考慮し、光路を展開したときのコリメータレンズ２５の光軸を用いて前述の角度αを定義する。

また、前述した実施例では導光レンズユニット２６を備えた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。導光レンズユニット２６はダイクロイックミラー２からの光束の径を、照明光学系２００内の第１フライアイレンズ４１の幅に合わせるためのアフォーカル系である。具体的では、導光レンズユニット２６は、ダイクロイックミラー２からの光束の径を広げる際には、ダイクロイックミラー２側から負レンズユニット、正レンズユニットで構成されている。逆に、ダイクロイックミラー２からの光束の径を狭くする際には、ダイクロイックミラー２側から正レンズユニット、負レンズユニットで構成されている。

ダイクロイックミラー２からの光束の径を、第１フライアイレンズ４１の幅に合わせる必要が無い場合には、導光レンズユニット２６はなくてもよい。導光レンズユニット２６がない場合には、前述の最も近い光学素子とは第１フライアイレンズ４１である。そして、第１フライアイレンズ４１の端部とは、複数のレンズセルが設けられている基板（平面部）のダイクロイックミラー２側の面の端部のうち、カット面２２の第１フライアイレンズ４１側の端部に近い方の端部である。

１ 励起光源部（光源）
２ ダイクロイックミラー（導光素子）
３ 集光レンズユニット（集光光学系）
４ 反射型蛍光部（波長変換素子）
５ 励起光（光源からの光）
２１ ダイクロイックミラー面（色分離領域）
２２ カット面（第１の側面）
２４ 反射面（第１の底面）

Claims (13)

1. 光源からの光を前記光源からの光と波長が異なる変換光に変換するとともに、前記変換光と、前記光源からの光と波長が同じ非変換光とを射出する波長変換素子に、前記光源からの光を導く集光光学系と、
   前記光源からの光を前記集光光学系に導く導光素子と、を備える光源光学系であって、
   前記導光素子の底面のうち前記集光光学系側の底面である第１の底面には、前記光源からの光を前記集光光学系に導くとともに、前記変換光を前記波長変換素子とは異なる方向に導く色分離領域が設けられており、
   前記集光光学系の光軸と前記第１の底面の法線とを含む断面と平行な側面とは異なる側面のうち、前記集光光学系から離れている方の側面を第１の側面とするとき、
   前記集光光学系の光軸と前記第１の底面の法線とを含む断面において、前記第１の底面と前記第１の側面との成す角度は９０度よりも大きい、
   ことを特徴とする光源光学系。
2. 前記集光光学系の光軸と前記第１の底面の法線とを含む断面において、
   前記導光素子は、前記集光光学系の光軸よりも前記光源側の領域に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源光学系。
3. 前記第１の底面の法線方向視において、前記色分離領域の重心の位置は、前記第１の底面の重心よりも前記第１の側面から離れており、
   前記第１の底面のうち、前記色分離領域が設けられている領域とは異なる領域には、前記変換光および前記非変換光を前記波長変換素子及び前記光源とは異なる方向に導く導光領域が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源光学系。
4. 前記色分離領域及び前記導光領域は矩形であって、
   前記第１の底面の法線方向視において、前記色分離領域の重心の位置は、前記導光領域の重心の位置よりも前記第１の側面から離れている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源光学系。
5. 前記色分離領域は矩形であって、
   前記第１の底面の法線方向視において、前記導光領域は、前記色分離領域の４辺のうち少なくとも３辺を覆うように設けられている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光源光学系。
6. 前記集光光学系の光軸と前記第１の底面の法線とを含む断面と平行な側面とは異なる側面のうち、前記集光光学系に近い方の側面を第２の側面とするとき、
   前記第１の底面の法線方向視において、前記色分離領域の４辺のうち１辺は前記第２の側面と接しており、前記導光領域は前記色分離領域の４辺のうち前記１辺を除く３辺を覆うように設けられている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の光源光学系。
7. 前記導光領域には、反射防止膜が設けられている、
   ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の光源光学系。
8. 前記集光光学系の光軸と前記第１の底面の法線とに平行な断面において、前記導光素子の前記集光光学系の光軸と交差する方向の幅は、前記集光光学系からの光束の幅よりも小さい、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光源光学系。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光源光学系と、
   光源と、
   前記光源からの光を前記光源光学系に導く正レンズと、を備える、
   ことを特徴とする光源装置。
10. 前記集光光学系の光軸と前記第１の底面の法線とに平行な断面において、
    前記第１の側面と前記集光光学系の光軸との成す角度をφとし、
    前記光源からの光であって前記第１の側面に入射する光と前記集光光学系の光軸との成す角度をθとし、
    前記正レンズの光軸と直交する軸と前記集光光学系の光軸との成す角度をαとし、
    前記第１の側面の端部のうち前記第１の底面から離れている方の端部から、前記波長変換素子および前記光源とは異なる方向に設けられているとともに、前記導光素子に最も近い光学素子の端部までの、前記正レンズの光軸と直交する軸方向の距離をｄ_１とし、前記正レンズの光軸方向の距離をｄ_２とするとき、
    ０＜θ＜１８０
    

    

    
    を満足することを特徴とする請求項９に記載の光源装置。
11. 前記最も近い光学素子は、前記光源からの光を用いて光変調素子を照明する照明光学系が備えるフライアイレンズである、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
12. 前記光源光学系は、前記導光素子からの光を前記波長変換素子とは異なる方向に導くとともに、少なくとも１枚のレンズを備える導光光学系をさらに備え、
    前記最も近い光学素子は、前記導光光学系が備えるレンズのうち最も前記導光素子側のレンズである、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光源装置。
13. 請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の光源装置と、
    光変調素子と、
    前記光源装置からの光を用いて前記光変調素子を照明する照明光学系と、
    前記光源装置からの光を前記光変調素子に導くとともに、前記光変調素子からの光を投射光学系に導く色分離合成系と、を備える、
    ことを特徴とする投射型表示装置。

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